一種具有諧波控制功能的電能調度裝置的製作方法

2023-09-22 03:13:30

專利名稱：一種具有諧波控制功能的電能調度裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬儲能裝置技術領域，特別是涉及ー種具有諧波控制功能的電能調度裝置。
背景技術：
當由眾多儲能系統向電網做併網發電時，將面臨了諧波控制與電能質量優化的挑戰，由於不同儲能系統對大電網的併網而導致電網質量的下降。由於儲能系統大多採用了 DC/AC的逆變技術向電網傳輸電能，因此存在著大量的高次諧波對電網的影響，當有過多的儲能系統向電網發出併網需求後，各種劣質的電能(含高次諧波)湧入電網，最終將使得原本清潔的能源系統處於劣質狀態。再者，當不同儲能系統同時向電網發送電能的同時，其互相間的幹擾、高次諧波的相互擾動，將產生不可預測的後果。隨著電網對電能量需求的曾加、併網的儲能系統增加，一種影響和破壞電網質量的趨勢在蔓延和増大。本實用新型的目的，就是在向電網進行儲能的過程中，對電網的質量進行匹配性補償，以使電網不至於由於本系統的加入而影響其質量。

實用新型內容本實用新型所要解決的技術問題是提供ー種具有諧波控制功能的電能調度裝置，即在每個儲能系統的併網前加裝ー個諧波處理裝置，該裝置的投切數量依照所需求的優化過程分量而實現分步投切，充分避免了由於不同儲能系統對大電網的併網而導致電網質量的下降問題。本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是提供ー種具有諧波控制功能的電能調度裝置，包括主控制器、水能發電調節控制器和若干個涓流處理與存儲器，所述的若干個涓流處理與存儲器並聯後依次與前置適配超級電容、電量平衡處理器、充電控制器、超級電容與動カ電池組、逆變控制器相連，所述的主控制器分別與前置適配超級電容、電量平衡處理器、充電控制器、超級電容與動カ電池組、逆變控制器相連，所述的水能發電調節控制器與主控制器相連，所述的充電控制器和逆變控制器分別通過第一接觸器和第二接觸器與外部線網聯通，所述的第二接觸器與外部線網之間連有諧波處理器。所述的主控制器採用DSP+FPGA構建，實現自動控制和參數調節，完成所述裝置的所有功能的綜合調度和輸出，包括水能轉換過程中的旋轉葉輪調節其算法。所述的諧波處理器為功率因數補償的模塊。所述的充電控制器是ー個DC/DC充電裝置，實現將超級電容上的能量進行轉移，轉移至儲能電池組上，並進行保存。所述的超級電容的單體容量是4000F/2. 7V。有益效果本實用新型在每個儲能系統的併網前加裝ー個諧波處理裝置，該裝置的投切數量依照所需求的優化過程分量而實現分步投切，充分避免了由於不同儲能系統對大電網的併網而導致電網質量的下降問題。

圖I為本實用新型的結構示意圖。圖2為本實用新型儲能裝置的內部補償機製圖。圖3為本實用新型的主控制器的流程圖。
具體實施方式
下面結合具體實施例，進ー步闡述本實用新型。應理解，這些實施例僅用於說明本實用新型而不用於限制本實用新型的範圍。此外應理解，在閱讀了本實用新型講授的內容之後，本領域技術人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申 請所附權利要求書所限定的範圍。如圖I所示，本實用新型包括主控制器I、水能發電調節控制器3和若干個涓流處理與存儲器4，所述的若干個涓流處理與存儲器4並聯後依次與前置適配超級電容5、電量平衡處理器6、充電控制器7、超級電容與動カ電池組8、逆變控制器9相連，所述的主控制器I分別與前置適配超級電容5、電量平衡處理器6、充電控制器7、超級電容與動カ電池組8、逆變控制器9相連，所述的水能發電調節控制器3與主控制器I相連，所述的充電控制器7和逆變控制器9分別通過第一接觸器10和第二接觸器11與外部線網聯通，所述的第二接觸器11與外部線網之間連有諧波處理器12。如圖I所示，圖中I-本裝置的主控制器，採用了 DSP+FPGA的構建，實現自動控制和參數調節，所有調節過程參數都由其完成。本控制器完成了所有功能的綜合調度和輸出。水能轉換過程中的旋轉葉輪調節其算法也由其完成。2-在本控制器中還實現對電池儲能系統、超級電容動態參數的管理，即所謂的BMS系統功能實現。儲能系統的控制和狀態管理在本系統中為能量的存儲以及電池的壽命延長是非常重要的。在本裝置中，一個人機界面的控制，負責人與設備的交互界面，也是由其實現。3-水能發電調節控制過程是本控制器內容的核心之一，在調節過程中，由系統負責採集前端轉換裝置獲得的能量，然後輸出水能轉換旋轉葉輪的角度調整，調整的優化參數由DSP與FPGA組合後演算得出，然後由通訊系統負責傳遞參數。4-涓流處理是能將微小、不穩定、斷續的能量進行採集的重要部分，當系統前端得到的能量不足以滿足額定需求時，系統通過前端的低壓超級電容模組實現能量的累加和暫存。5-前端的超級電容為串聯方式，其目的是為了將低壓模式經過組合完成向高壓的轉換，用以向後續電路提供足夠的功率和能量。6-由於前端輸入的能量處於不穩定狀態，從電能角度很明顯，其超級電容各端的電壓是不平衡的，在本階段，將使得超級電容進行電壓平衡，將過多能量的部分轉移至低能量部分，系統將處於相對平衡狀態。[0026]7-這部分是ー個DC/DC充電裝置，實現將超級電容上的能量進行轉移，轉移至儲能電池組上，進行保存。8-這是由超級電容和儲能電池組成的電堆系統，用以保存完整的能量系統，其電壓等級系處於等待逆變的狀態，隨時可以向電網逆變所需的電能。所有逆變過程將由DSP+FPGA實現調控。9-逆變控制器，這是常規的逆變電源變換器，負責向市電網絡發送電能。其參數可以是 380VAC 或 220VAC。10-本接觸器是將外部線網的能量回送至儲能系統，當本接觸器在DSP的控制下閉合後，系統將會將電網的能量輸入至本系統，即所謂的在電網閒置狀態時將多餘能量取回保存。11-本接觸器合閘後便向線網傳輸能量，即完成所謂的向電網送電。 12-這是本儲能系統的核心，功率因數補償的模塊，當本裝置向電網發電的同時，本模塊系統將被激活，實現諧波的調整，其調節的過程被實時控制和優化的。·當本實用新型裝置接收到併網發電指令後，系統將向電網控制系統報告其功率因數當前補償的量(初始狀態處於下限的1/4)，該參數可設置可調。報告該補償量的目的是為了讓上位的集控系統具有調節參數的基本參量。經過ー個當量時間(其當量時間是能被設置)，本裝置將收到更改優化調節參數的修改值，系統將依照上位系統給出的調節量，進行就地補償，其補償過程將依照了給定調節量進行設置，當新的補償參數修正後，本系統將進入下一輪的等待，即等待下一過程的修正量。給出諧波補償指令後，系統將依照對自行發出的指令對其修正量進行測量，將修正的結果與補償量進行對比，以確定修正過程的敏感程度。其敏感程度決定了不同能量輸出狀態下的補償能力。所測得的該參數是非常重要的，這個參數將被本系統在下一輪的數據傳遞交換時進行傳輸，用以將使得上位系統的算法因子得以修復和優化(詳細的算法將不在本專利中予以論述)。可以推論，當電網系統下掛的各個子系統都具有功率因數補償功能，因此儲能系統的發電、併網送出的電能其質量是能得到保證的，這就是本專利的核心所在。由於有了儲能系統的功率因數補償，其結果是對電網的質量提高是具有積極意義的。值得ー提的是，當輸電能量的變換後，加之對各個時段的功率因數補償量進行調節，將對整個電網產生積極的影響和貢獻。儲能裝置的內部補償機制顯示圖如圖2所示。圖3為本實用新型的主控制器的流程圖。當本裝置獲得給定的調節參數時，系統將啟動星星形補償調節或三角形補償調節，其確定哪一路調節，由上位系統給予的參數決定。眾所周知，其三角形補償與星形補償結果將會有差異，這些差異，將轉換成數字而被系統傳遞，用於調節算法的修正，用以優化補償參數。
權利要求1.ー種具有諧波控制功能的電能調度裝置，包括主控制器(I)、水能發電調節控制器(3)和若干個涓流處理與存儲器(4)，其特徵在於所述的若干個涓流處理與存儲器(4)並聯後依次與前置適配超級電容(5)、電量平衡處理器(6)、充電控制器(7)、超級電容與動カ電池組(8)、逆變控制器(9)相連，所述的主控制器(I)分別與前置適配超級電容(5)、電量平衡處理器(6)、充電控制器(7)、超級電容與動カ電池組(8)、逆變控制器(9)相連，所述的水能發電調節控制器(3 )與主控制器(I)相連，所述的充電控制器(7 )和逆變控制器(9 )分別通過第一接觸器(10)和第二接觸器(11)與外部線網聯通，所述的第二接觸器(11)與外部線網之間連有諧波處理器(12)。
2.根據權利要求I所述的ー種具有諧波控制功能的電能調度裝置，其特徵在於所述的諧波處理器(12)為功率因數補償的模塊。
3.根據權利要求I所述的ー種具有諧波控制功能的電能調度裝置，其特徵在於所述的充電控制器(7)是ー個DC/DC充電裝置，實現將超級電容上的能量進行轉移，轉移至儲能電池組上，並進行保存。
4.根據權利要求I所述的ー種具有諧波控制功能的電能調度裝置，其特徵在於所述的超級電容的單體容量是4000F/2. 7V。
專利摘要本實用新型涉及一種具有諧波控制功能的電能調度裝置，若干個涓流處理與存儲器並聯後依次與前置適配超級電容、電量平衡處理器、充電控制器、超級電容與動力電池組、逆變控制器相連，所述的主控制器分別與前置適配超級電容、電量平衡處理器、充電控制器、超級電容與動力電池組、逆變控制器相連，所述的水能發電調節控制器與主控制器相連，所述的充電控制器和逆變控制器分別通過接觸器和接觸器與外部線網聯通，所述的接觸器與外部線網之間連有諧波處理器。本實用新型在每個儲能系統的併網前加裝一個諧波處理裝置，該裝置的投切數量依照所需求的優化過程分量而實現分步投切，充分避免了由於不同儲能系統對大電網的併網而導致電網質量的下降問題。
文檔編號G05B19/418GK202455091SQ20112055356
公開日2012年9月26日 申請日期2011年12月27日 優先權日2011年12月27日
發明者帥鴻元, 陸政德 申請人:上海瑞華(集團)有限公司